DE4127133C2

DE4127133C2 - Ansaugstutzen für Werkstücke

Info

Publication number: DE4127133C2
Application number: DE4127133A
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Nagai; Shuuzou Sakurai; Tadasu Kawamoto
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1991-08-02
Filing date: 1991-08-15
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2011-08-16
Also published as: US5172949A; DE4127133A1; GB2258451B; GB9116847D0; GB2258451A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ansaugstutzen zum An ziehen eines Werkstücks mittels Vakuum, mit einem Sockel, welcher an eine Vakuumquelle anschließbar ist und einer ein stückig mit dem Sockel verbundenen, sich radial nach außen von dem Sockel erstreckenden Schürze, um darin ein Vakuum zum An ziehen des Werkstücks zu erzeugen.

Aus der DE 33 25 207 A1 ist ein derartiger Ansaugstutzen mit Saugnäpfen bekannt, die durch Oberflächenfühler oder Strömungs fühler sich selbst abdichten, sofern die Saugöffnungen nicht durch eine anzusaugende Oberfläche abgedeckt werden. Vorzugs weise wird diese Maßnahme bei mehreren leitungsmäßig zusammen hängenden Saugnäpfen angewendet. Besondere Anpassungen dieser Vorrichtung zur Vermeidung von Beschädigungen oder Verände rungen des zu transportierenden Werkstücks sind der Druck schrift nicht zu entnehmen.

In der US-PS 4 088 312 ist ein System beschrieben, welches es ermöglicht, eine variable Oberflächenkontur eines beliebigen Gegenstandes abzutasten und zu speichern. Dazu sind eine Mehr zahl von Ansaugstutzen vorgesehen, die in einer Grundplatte axial verschiebbar federelastisch gelagert sind. Nachdem das abzutastende Werkstück auf diese Ansaugstutzen abgesetzt ist, werden die Ansaugstutzen mit Vakuum beaufschlagt und haften fest an der Oberfläche des Werkstückes. Über einen Klemmecha nismus lassen sich die Ansaugstutzen anschließend axial un verschiebbar festlegen, so daß nach Entfernung des ersten Werkstückes ein zweites Werkstück identischer Oberflächenkon tur identisch positioniert und ggf. bearbeitet werden kann.

Aus der DE 33 06 999 C2 ist eine Halbleiterwafer-Haltevorrich tung bekannt, die eine unmittelbar unterhalb des Wafers ange ordnete und mit Öffnungen versehene Halteplatte aufweist. Mit den Öffnungen steht eine Einrichtung zur Erzeugung von Unter druck in Verbindung, wodurch der Wafer auf die Halteplatte gedrückt wird. An der Unterseite der Halteplatte ist eine Vorrichtung zur Temperaturstabilisierung angeordnet, die aus hintereinander geschalteten Peltier-Elementen besteht, die den Wafer je nach Bedarf kühlen oder heizen. Zweck dieser Vorrich tung ist es, die Temperatur des Wafers durch eine aktive Regelung auf einen bestimmten Wert zu stabilisieren, wobei andere Teile der Vorrichtung in möglichst geringem Ausmaß an der Temperaturänderung des Wafers teilnehmen sollen. Bevorzugt kann die Temperatur des Wafers auch gezielt variiert werden, um Veränderungen der Vergrößerung, welche auf Temperaturände rungen des Projektionssystems der Belichtungsstation der foto lithographischen Einrichtung zurückgehen, zu kompensieren.

Wird ein Ansaugstutzen zum Anziehen eines Werkstücks mittels Vakuum gemäß der eingangs genannten Art jedoch bspw. dazu ein gesetzt, ein Teil einer Kathodenstrahlröhre mit einem Fluores zenzschirm umzusetzen, also zu transportieren, ist ein Ab platzen der Fluoreszenzschicht von dem Schirm möglich. Wie sich gezeigt hat, sind für eine derartige Beschädigung des zu transportierenden Werkstücks offensichtlich Temperaturunter schiede zwischen dem Werkstück und dem Ansaugstutzen zum Anziehen des Werkstücks verantwortlich. Besteht das zu trans portierende Werkstück bspw. aus Kunststoff, so kann die Tem peraturdifferenz zwischen dem Ansaugstutzen und dem Werkstück bewirken, daß der Ansaugstutzen einen Abdruck, z. B. einen kreisförmigen Abdruck des Stutzens auf dem Werkstück hinter läßt. Dies führt zu einer Herabsetzung der Werkstückqualität. Die erwähnten unterschiedlichen Temperaturen zwischen dem Ansaugstutzen und dem Werkstück können dabei sogar zu einer Verformung des Werkstücks führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Ansaug stutzen zum Anziehen eines Werkstücks mittels Vakuum dahin gehend weiterzubilden, daß das mittels des Ansaugstutzens transportierte Werkstück keine Beschädigungen oder Verände rungen durch den Ansaugstutzen erfährt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Temperaturkontrollmechanismus vorgesehen ist, welcher eine in Berührung mit der Schürze stehende elektrische Heizung aufweist, die wenigstens ein elektrisches Heizelement umfaßt, welches sich im wesentlichen von dem Sockel entlang der Schürze erstreckt.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich, die Temperatur des An saugstutzens mittels der elektrischen Heizung auf vorbestimmte Werte einzustellen. Insbesondere wird die Einstellung eines solchen Temperaturwertes des Ansaugstutzens bevorzugt, bei der die Temperaturdifferenz zwischen dem Ansaugstutzen und dem zu transportierenden Werkstück gering oder auch Null ist. Hat der Ansaugstutzen aufgrund der Wirkung des Temperaturkontroll mechanismus die Temperatur des zu transportierenden Werkstücks erreicht, wird das Werkstück-Umsetzsystem in Bewegung gesetzt, um den Ansaugstutzen in Berührung mit dem Werkstück zu bringen und das Werkstück umzusetzen oder zu transportieren. Dadurch, daß der Ansaugstutzen keine oder nur eine geringe Temperatur differenz bezüglich des zu transportierenden Werkstückes auf weist, ist eine mögliche Beschädigung oder Beeinträchtigung der zu transportierenden Werkstücke ausgeschlossen. Insbeson dere wird ein Abblättern der Fluoreszenzschicht auf der Rück seite des Schirms eines Kathodenstrahlrohres vermieden, wenn dieses Werkstück mittels des Ansaugstutzens transportiert wird. Weiterhin ist es bspw. möglich, mittels des erfindungs gemäßen Ansaugstutzens ein Werkstück aus synthetischem Harz bzw. Kunststoff zu transportieren, ohne daß der Ansaugstutzen Markierungen auf dem Werkstück hinterläßt oder dieses ver formt.

Die elektrische Heizung wird durch ein Ausgangssignal eines Temperatursensors eingeschaltet, um den Temperaturunterschied zwischen dem Ansaugstutzen und einem Werkstück, welches vom Ansaugstutzen mittels Vakuum angezogen ist, auszugleichen.

Der Temperaturkontrollmechanismus enthält vorzugsweise einen Temperatursensor, welcher entweder an dem Sockel oder der Schürze angeordnet ist.

Die elektrische Heizung kann abnehmbar an der Schürze montiert sein.

Das elektrische Heizelement kann bevorzugt eine Vielzahl von Heizstäben aufweisen.

Das elektrische Heizelement kann spiral- oder wendelförmig an der Schürze angeordnet sein.

Der Temperaturkontrollmechanismus kann weiterhin eine Wärme dämmung aufweisen, so daß das elektrische Heizelement sand wichartig zwischen der Schürze und der Wärmedämmung angeordnet ist.

Die obigen und weiteren Ziele, Vorteile und Anwen dungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung, welche beispiel haft bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ansaugstutzens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt des Ansaugstutzens gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten teilweise weggebrochenen Vertikal schnitt eines Ansaugstutzens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ansaugstutzens gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 5 einen Vertikalschnitt des Ansaugstutzens gemäß Fig. 4.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Ansaugstutzen 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Ansaugstutzen 10 weist einen an eine (nicht dargestellte Vakuumquelle) an schließbaren zylindrischen Sockel 12 und eine kreisringförmige Schürze 14 auf, welche einstückig mit einem axialen Ende des zylindrischen Sockels 12 verbunden ist. Der zylindrische Sockel 12 weist ein axiales Loch 13 auf, welches mittig durch den Sockel 12 hindurchführt und sich in die Schürze 14 öffnet, so daß durch das Loch 13 ein Vakuum in der Schürze 14 ent wickelt werden kann. Der Ansaugstutzen 10 weist eine in der Schürze 14 eingebettete elektrische Heizung 16 auf. Ein Tem peratursensor 18 ist parallel zu dem Loch 13 an dem zylindri schen Sockel 12 montiert. Die elektrische Heizung 16 weist eine Vielzahl elektrischer Heizstäbe auf, welche sich im wesentlichen von dem zylindrischen Sockel 12 aus entlang der Schürze 14 zu einem äußeren Umfangsrand der Schürze 14 er strecken. Die elektrische Heizung 16 und der Temperatursensor 18 sind jeweils mittels Leitern 19a, 19b mit einem Verbindungs stück 20 verbunden, welches mit einer (nicht dargestellten) Temperaturkontrolleinrichtung verbunden ist.

Der Ansaugstutzen gemäß der Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt:
Der Ansaugstutzen 10 ist an einem Arm eines (nicht dargestell ten) Werkstück-Umsetzsystems montiert. Das in dem zylindri schen Sockel 12 vorgesehene Loch 13 ist an eine (nicht dar gestellte) Vakuumquelle gekoppelt.

Die Temperatur, auf welcher der Ansaugstutzen 10 zu halten ist, wird im Vergleich zu dem Werkstück bestimmt, welches unter Vakuum angezogen und von dem Ansaugstutzen 10 umgesetzt werden soll. Eine Temperatureinstelleinheit der Temperatur kontrolleinrichtung wird dann auf die bestimmte Temperatur voreingestellt, und die Temperaturkontrolleinrichtung regelt die Temperatur des Ansaugstutzens 10 mittels der elektrischen Heizung 6. Nachdem die Temperatur des Ansaugstutzens 10 die voreingestellte Temperatur erreicht hat, wird der Arm des Werkstück-Umsetzsystems in Bewegung gesetzt, um den Ansaug stutzen 10 in Berührung mit dem Werkstück zu bringen. Dann wird der Arm bewegt, damit der Ansaugstutzen 10, welcher auf der voreingestellten Temperatur gehalten wird, das mittels Vakuum angezogene Werkstück umsetzt.

Fig. 3 zeigt einen Ansaugstutzen gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung.

Gemäß Fig. 3 besteht der Ansaugstutzen 10 aus einem zylindri schen Sockel 12 mit einem durch ihn hindurchführenden axialen Loch 13 und einer mit dem zylindrischen Sockel 12 einstückig ausgebildeten Schürze 14. Der Ansaugstutzen 10 weist ferner eine elektrische Heizung 16 auf, welche in der Schürze 14 nahe ihrer äußeren Oberfläche eingebettet ist, sowie einen dünnen Temperatursensor 18, welcher in der Schürze 14 nahe ihrer inneren Oberfläche, die als Werkstück-Ansaugoberfläche 46 dient, eingebettet ist. Der Temperatursensor 18 kann ein Thermoelement, einen Thermistor od. dgl. aufweisen.

Die elektrische Heizung 16 und der Temperatursensor 18 sind soweit wie möglich voneinander entfernt angeordnet. Der Tem peratursensor 18 ist so nahe wie möglich an der Werkstück- Ansaugoberfläche 46 angeordnet, so daß der Temperatursensor 18 wirksam die Temperatur der Oberfläche des Stutzens, an welche das Werkstück angezogen werden kann, erfassen kann.

Der so angeordnete Temperatursensor 18 wird nur wenig von der elektrischen Heizung 16 beeinflußt, kann aber die Temperatur der Werkstück-Ansaugoberfläche 46 des Ansaugstutzens 10 mes sen. Deshalb kann der Temperatursensor 18 die Temperatur kontrolleinheit mit einem Temperatursignal beliefern, welches repräsentativ für die auf der Werkstück-Ansaugoberfläche 46 herrschenden Temperatur ist. In Reaktion zum Temperatursignal des Temperatursensors 18 regelt das Temperaturkontrollsystem die elektrische Heizung 16, um die Werkstück-Ansaugoberfläche 46 des Ansaugstutzens 10 auf einer Temperatur zu halten, welche für das Werkstück zur Umsetzung durch den Ansaugstutzen 10 geeignet ist.

Der Temperatursensor 18 kann in Form eines dünnen Filmes ausgebildet sein, welcher auf der Werkstück-Ansaugoberfläche 46 angebracht ist.

Ein Ansaugstutzen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben.

Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, hat der Ansaugstutzen 10 einen zylindrischen Sockel 12 mit einem durch ihn hindurch führenden axialen Loch 13 und eine mit dem zylindrischen Sockel 12 einstückig ausgebildete Schürze 14. Ein Temperatur sensor 18 ist in dem zylindrischen Sockel 12 parallel zu dem Loch 13 montiert. Der Ansaugstutzen 10 weist ebenfalls eine elektrische Heizeinheit 44 auf, welche abnehmbar auf der Schürze 14 montiert ist. Die elektrische Heizeinheit 44 umfaßt eine elektrische Heizung 16 und eine Wärmedämmung 42. Die Wärmedämmung 42 hat kegelstumpfförmige Gestalt und bedeckt die elektrische Heizung 16, welche spiral- oder wendelförmig gewunden auf der äußeren Oberfläche der Schürze 14 angeordnet ist. Die elektrische Heizung 16 und der Temperatursensor 18 sind mit einem Verbindungsstück 20 verbunden, welches mit einer (nicht dargestellten) Temperaturkontrolleinrichtung verbunden ist.

Die elektrische Heizeinheit 44 ist ersetzbar durch eine andere elektrische Heizeinheit mit verschiedener Kapazität. Der Temperatursensor 18 ist ebenfalls ersetzbar durch einen ande ren Temperatursensor mit verschiedenem Temperaturbereich. Insbesondere wenn ein Werkstück von anderer Form und anderem Gewicht mittels des Ansaugstutzens 10 umzusetzen ist, wird die elektrische Heizeinheit 44 und der Temperatursensor 18 ausge baut. Eine andere elektrische Heizeinheit 44, welche zu dem neuen Werkstück paßt, und ein anderer Temperatursensor 18, welcher zu der anderen elektrischen Heizeinheit 44 paßt, werden auf der Schürze 14 montiert. Dadurch kann der Ansaug stutzen 10 auf einfache Weise für Werkstücke verschiedenen Typs genutzt werden, indem einfach die elektrische Heizeinheit 44 und der Temperatursensor 18 ausgetauscht werden.

Mit der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, ist es möglich, die Temperatur des Ansaugstutzens zu regeln, so daß sie zu dem vorn Ansaugstutzen umzusetzenden Werkstück paßt. Da der Ansaugstutzen auf derselben Temperatur wie das von ihm umzusetzende Werkstück gehalten werden kann, bereitet der Ansaugstutzen keine Probleme mehr, welche aus der Tempera turdifferenz zwischen dem Ansaugstutzen und dem Werkstück resultieren können. Insbesondere wird der Ansaugstutzen die Fluoresenzschicht auf der Rückseite des Schirms eines Kathoden strahlrohres, welches mittels Vakuum angezogen und mittels des Ansaugstutzens umgesetzt wird, nicht abblättern. Weiterhin wird der Ansaugstutzen auf einem Werkstück aus synthetischem Harz bzw. Kunststoff weder eine Markierung hinterlassen, noch wird er es verformen.

Obgleich zuvor nur die elektrische Heizeinrichtung in der Schürze 14 erwähnt ist, kann anstelle des Heizmittels auch eine Kühleinrichtung vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

10 Ansaugstutzen
12 Sockel
13 Loch
14 Schürze
16 Heizung
18 Temperatursensor
19a, 19b Leiter
20 Verbindungsstück
42 Wärmedämmung
44 Heizeinheit
46 Werkstück-Ansaugoberfläche

Claims

1. Ansaugstutzen zum Anziehen eines Werkstücks mittels Vakuum, mit einem Sockel (12), welcher an eine Vakuumquelle anschließbar ist, und mit einer einstückig mit dem Sockel (12) verbundenen, sich radial nach außen von dem Sockel erstrecken den Schürze (14), um in ihr ein Vakuum zum Anziehen des Werk stücks zu erzeugen, gekennzeichnet durch einen Temperaturkon trollmechanismus, welcher eine in Berührung mit der Schürze (14) stehende elektrische Heizung (14) aufweist, die wenig stens ein elektrisches Heizelement umfaßt, welches sich im wesentlichen von dem Sockel (12) entlang der Schürze (16) erstreckt.

2. Ansaugstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkontrollmechanismus einen Temperatursensor (18) enthält, welcher entweder an dem Sockel (12) oder an der Schürze (14) angeordnet ist.

3. Ansaugstutzen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die elektrische Heizung (16) abnehmbar an der Schürze (14) montiert ist.

4. Ansaugstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Heizelement eine Vielzahl von elektrischen Heizstäben aufweist.

5. Ansaugstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Heizelement spiral- oder wendelförmig an der Schürze (14) angeordnet ist.

6. Ansaugstutzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturkontrollmechanismus eine Wärmedämmung aufweist und daß das elektrische Heizelement sandwichartig zwischen der Schürze (14) und der Wärmedämmung angeordnet ist.